手术机器人及穿刺装置的制作方法

文档序号:22843593发布日期:2020-11-06 16:46阅读:63来源:国知局
手术机器人及穿刺装置的制作方法

本发明涉及医用穿刺设备技术领域,特别是涉及一种手术机器人及穿刺装置。



背景技术:

穿刺活检在介入手术中非常常见,由于每个人的体形、病灶位置几乎都不相同,每次穿刺针进入人体的长度也要随之发生变化。手术机器人做手术时,需要医生手动将手术器械通过固定末端植入到病人特定位置,因此每次操作前需要医生通过计算并用直尺测量出植入的深度,操作繁琐,准确性并不高,有植入深度出错的风险。而且,固定末端仅仅起着提供导引通道的作用,其他手术步骤完全由医生完成,主观性强,风险较高,影响穿刺活检介入手术的安全性,存在安全隐患,而且效率较低。



技术实现要素:

基于此,有必要针对目前医护人员手动执行介入操作导致操作不准确的问题,提供一种可以实现自动接入操作以保证操作准确性的手术机器人及穿刺装置。

一种穿刺装置,所述穿刺装置用于驱动穿刺针组件执行介入操作,所述穿刺装置包括:

转接结构,安装于手术机器人;以及

穿刺激发结构,包括可运动设置于所述转接结构的穿刺组件与激发组件,所述穿刺组件安装所述穿刺针组件,所述穿刺组件可带动所述穿刺针组件运动至穿刺位置,同时所述穿刺组件可带动所述激发组件与所述穿刺针组件同步运动,所述激发组件还可相对于所述穿刺组件运动,以激发所述穿刺针组件,使所述穿刺针组件执行介入操作。

在其中一个实施例中,所述穿刺组件包括穿刺驱动件、穿刺传动件以及穿刺平台,所述穿刺传动件传动连接所述穿刺驱动件与所述穿刺平台,所述穿刺平台用于安装所述穿刺针组件,所述穿刺驱动件驱动所述穿刺传动件带动所述穿刺平台相对于所述转接结构运动。

在其中一个实施例中,所述穿刺传动组件包括第一传动轴与第二传动轴,所述第一传动轴的轴线与所述第二传动轴的轴线平行,所述穿刺平台设置于所述第一传动轴与所述第二传动轴上,并可沿所述第一传动轴与所述第二传动轴的轴向移动。

在其中一个实施例中,所述第一传动轴为丝杆,所述穿刺传动件还包括穿刺螺母,所述穿刺螺母可转动设置于所述第一传动轴,所述穿刺螺母与所述穿刺平台连接,所述第一传动轴通过所述穿刺螺母可带动所述穿刺平台沿所述第一传动轴及所述第二传动轴的轴向移动。

在其中一个实施例中,所述激发组件包括激发驱动件、激发传动件以及激发执行件,所述激发传动件套设于所述第二传动轴并传动连接所述激发驱动件与所述激发执行件,所述激发传动件还连接所述穿刺平台,所述穿刺组件运动至所述穿刺位置后,所述激发驱动件驱动所述激发传动件带动所述激发执行件运动,以激发所述穿刺针组件。

在其中一个实施例中,所述激发传动件包括可移动套设于所述第二传动轴的激发丝杆以及可转动设置于所述激发丝杆的激发螺母,所述激发螺母与所述激发执行件连接,所述第二传动轴转动通过所述激发丝杆及所述激发螺母带动所述激发执行件运动。

在其中一个实施例中,所述第二传动轴具有沿轴向方向延伸的第一配合部,所述激发丝杆具有与所述第一配合部滑动配合的第二配合部,所述激发丝杆通过所述第一配合部与所述第二配合部相对于所述第二传动轴移动以及随所述第二传动轴转动;

所述第一配合部与所述第二配合部为凸起与凹槽的配合结构。

在其中一个实施例中,所述激发组件还包括激发导向件,所述激发导向件设置于所述穿刺平台,所述激发执行件设置于所述激发导向件,并可沿所述激发导向件轴向移动。

在其中一个实施例中,所述穿刺激发结构还包括导引组件,所述导引组件设置于所述转接结构,用于指引所述穿刺针组件的介入轨迹。

在其中一个实施例中,所述导引组件包括灯座以及设置于所述灯座的指示灯,所述灯座设置于所述转接结构,所述指示灯发射引导所述穿刺针组件介入的指示光线。

在其中一个实施例中,所述导引组件还包括针导座、设置于所述针导座的针导以及顶紧件,所述针导座设置于所述灯座,所述针导供所述穿刺针组件穿过,所述顶紧件设置于所述针导座中,并抵接固定所述针导。

在其中一个实施例中,所述穿刺组件还包括位置检测件,所述位置检测件与所述穿刺传动件连接,用于检测所述穿刺平台的运动位置。

在其中一个实施例中,所述穿刺激发结构还包括安装组件,所述安装组件分设于所述转接结构的两端,所述安装组件可转动支撑所述第一传动轴与所述第二传动轴,所述安装组件还用于限制所述穿刺平台的运动位移。

在其中一个实施例中,所述穿刺装置还包括限位件,所述限位件设置于所述转接结构的端部,所述限位件与所述穿刺平台抵接,用于限制所述穿刺平台的运动行程。

在其中一个实施例中,所述穿刺装置还包括导向结构,所述导向结构设置于所述穿刺平台与所述转接结构之间,所述导向结构引导所述移动平台沿所述转接结构移动。

在其中一个实施例中,所述穿刺装置还包括穿刺安装结构,所述穿刺安装结构安装于所述移动平台,所述穿刺安装结构用于可拆卸安装所述穿刺针组件。

在其中一个实施例中,所述穿刺安装结构包括安装底座、可运动设置于所述安装底座的激发件,所述安装底座可拆卸安装于所述穿刺平台,所述穿刺针组件设置于所述安装底座,且所述激发件与所述穿刺针组件可操作连接,所述激发件的运动由所述激发执行件控制。

在其中一个实施例中,所述穿刺安装结构还包括解锁组件,所述解锁组件设可运动设置于所述安装底座,所述解锁组件可将所述安装底座解锁于所述穿刺平台。

一种手术机器人,包括控制器、机械臂及如上述任一技术特征所述的穿刺装置;

所述穿刺装置设置于所述机械臂的末端,所述控制器分别与所述机械臂及所述穿刺装置传输连接,所述控制器控制所述机械臂带动所述穿刺装置运动至预设位置,所述控制器控制所述穿刺装置执行介入操作。

采用上述实施例后,本发明至少具有如下技术效果:

本发明的手术机器人及穿刺装置,进行介入手术时,穿刺组件带动穿刺针组件相对于转接结构运动至穿刺位置;随后,激发组件激发穿刺组件上的穿刺针组件,使得穿刺针能够深入患者体内的病灶位置,实现介入操作。穿刺装置通过穿刺组件与激发组件控制穿刺针组件进行介入手术,有效的解决目前医护人员手动执行介入操作导致操作不准确的问题;实现穿刺针组件的自动控制,使得穿刺针组件能够准确的伸入患者的病灶位置,降低因操作繁琐等带来的安全风险,降低安全隐患;同时,还能提高介入效率。

附图说明

图1为本发明一实施例的穿刺装置安装穿刺针组件的分解示意图;

图2为图1所示的穿刺装置中穿刺激发结构的分解示意图;

图3为图2所示的穿刺激发结构中去除导引组件的立体图;

图4为图3所示的穿刺激发结构中去除导引组件的剖视图;

图5为图3所示的穿刺激发结构中第二传动轴安装激发丝杆的立体图;

图6为图1所示的穿刺装置的工作原理图;

图7为图1所示的穿刺装置中穿刺安装结构安装穿刺针组件的侧视图;

图8为图7所示的穿刺安装结构安装穿刺针组件的仰视图。

其中:100、穿刺装置;110、转接结构;111、转接法兰;112、安装基座;113、线缆接口板;120、穿刺激发结构;121、穿刺组件;1211、穿刺驱动件;1212、穿刺传动件;12121、第一传动轴;12122、穿刺齿轮组;12123、第二传动轴;121231、第一配合部;1213、穿刺平台;1214、位置检测件;122、激发组件;1221、激发驱动件;1222、激发传动件;12221、激发丝杆;12222、激发螺母;12223、激发齿轮组;1223、激发执行件;1224、激发导向件;123、导引组件;1231、灯座;1232、指示灯;1233、针导座;1234、针导;1235、顶紧件;130、穿刺安装结构;131、安装底座;1311、第一安装部;132、激发件;133、解锁组件;1331、解锁钮;1332、摆动件;1333、锁止件;1334、弹性件;140、限位件;150、导向结构;151、第一导向件;152、第二导向件;160、安装组件;161、穿刺安装座;162、激发安装座;200、穿刺针组件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。

参见图1和图2,本发明提供一种穿刺装置100。穿刺装置100能够承载穿刺针组件200,用于驱动穿刺针组件200执行介入操作。可以理解的是,这里的介入操作包括但不限介入手术,例如包括但不限于组织活检、肿瘤消融、粒子植入、积液抽取、神经阻滞、浅层手术等各类介入手段。而且,穿刺针组件200可以为市场上任意类型的穿刺针如活检针、消融针等等,只要能够实现介入操作即可。本发明的穿刺装置100能够自动控制穿刺针组件200执行介入操作,介入手术过程中无需医护人员手动操作穿刺针组件200,可以避免医护人员手动操作导致的风险性问题,提高介入操作的准确性,保证手术过程的安全性;同时,穿刺装置100自动控制穿刺针组件200还可以提高穿刺针组件200的介入效率,便于医护人员使用。

参见图1和图2,在一实施例中,穿刺装置100包括转接结构110以及穿刺激发结构120。转接结构110安装于手术机器人。穿刺激发结构120包括可运动设置于转接结构110的穿刺组件121与激发组件122,穿刺组件121可安装穿刺针组件200,穿刺组件121可带动穿刺针组件200运动至穿刺位置,同时穿刺组件121可带动激发组件122与穿刺针组件200同步运动,激发组件122还可相对于穿刺组件121运动,以激发穿刺针组件200,使穿刺针组件200执行介入操作。

转接结构110起承载作用,用于承载其上的穿刺激发结构120,并且,转接结构110安装于手术机器人上,进一步地,安装于手术机器人的机械臂的末端。手术机器人通过机械臂带动转接结构110及其上的穿刺激发结构120运动至指定位置;随后,手术机器人控制机器臂位置锁定,以使转接结构110及其上的穿刺激发结构120位置固定,便于后期执行介入操作。穿刺激发结构120可运动安装于转接结构110,穿刺激发结构120还可拆卸安装穿刺针组件200。穿刺激发结构120可以带动穿刺针组件200相对于转接结构110运动,使得穿刺针组件200处于穿刺位置;随后,穿刺激发结构120激发穿刺针组件200,使得穿刺针组件200刺入患者病灶位置,以执行介入操作。而且,当穿刺针组件200介入操作完成后,穿刺激发结构120可带动穿刺针组件200沿介入方向反向运动,使得穿刺针组件200沿介入路径从患者体内移出。

可以理解的是,穿刺针组件200可拆卸的安装在穿刺激发结构120上,当对执行完一次介入操作后,将穿刺针组件200从穿刺激发结构120上拆卸下来,再重新安装一个新的穿刺针组件200,然后再次执行介入操作,这样能够避免发生交叉感染,污染样本。可选地,穿刺针组件200可以直接安装于穿刺激发结构120;当然,穿刺针组件200也可间接安装于穿刺激发结构120,这一点在后文提及。

进一步地,穿刺激发结构120包括穿刺组件121与激发组件122,穿刺组件121上安装穿刺针组件200,穿刺组件121可相对于转接结构110移动,这样,穿刺组件121可带动激发组件122与穿刺针组件200同步运动,使穿刺针组件200运动至穿刺位置。而且,激发组件122也可相对于转接结构110运动。当穿刺组件121带动穿刺针组件200运动至穿刺位置后,激发组件122可相对于穿刺组件121运动,以激发穿刺针组件200,使得穿刺针组件200刺入患者体内的病灶位置,实现介入操作。

可选地,激发组件122可随穿刺组件121运动,激发组件122运动时穿刺组件121处于静止状态。也就是说,激发组件122与穿刺组件121二者之间的连接关系不可逆,激发组件122可随穿刺组件121运动,但穿刺组件121不随激发组件122运动;即穿刺组件121可带动激发组件122运动至穿刺位置;但激发组件122激发穿刺针组件200时,穿刺组件121保持静止,以使激发组件122可以准确的激发穿刺针组件200,避免穿刺平台1213位置窜动,影响介入操作的准确性。示例性地,激发组件122与穿刺组件121可移动连接,且激发组件122与穿刺组件121之间非转动连接。也就是说,激发组件122与穿刺组件121,二者可同步移动,但不同步转动。激发组件122与穿刺组件121的具体运动在后文提及。

可以理解的,穿刺针组件200包括穿刺外针和穿刺内针。激发组件122用于实现穿刺针组件200的激发。穿刺针组件200的激发是指穿刺内针相对穿刺外针伸出的操作。穿刺针组件200还具有致动件。激发组件122与穿刺针组件200的致动件可操作性地连接。可以理解的,这里的可操作地连接是指可以抵接、卡设连接、连接件连接等,只要能够实现激发组件122带动致动件运动(如推动、拉动、转动或者其他运动形式),实现穿刺内针的激发即可。本实施例中,可操作地连接是指激发组件122与致动件抵接,激发组件122可推动致动件运动,使致动件激发穿刺内针伸出穿刺外针。这样,穿刺内针伸出穿刺外针的过程中即可刺入患者体内的病灶位置,实现介入操作。

在使用时,将穿刺针组件200安装于穿刺组件121,并将穿刺针组件200的致动件与激发组件122可操作地关联。穿刺针组件200进针时,穿刺组件121先带动穿刺针组件200以及激发组件122同步运动,使得穿刺针组件200逐渐靠近患者,并从患者体表靶点刺入患者体内,以使穿刺针组件200运动至穿刺位置。此时,穿刺针组件200还未到达病灶位置,只是到达病灶位置附近。然后,激发组件122激发致动件运动,致动件运动可以自动地激发穿刺内针,使穿刺内针相对于穿刺外针伸出,实现穿刺针组件200激发。此时,穿刺内针能够准确的刺入病灶位置,穿刺内针可以对病灶位置进行组织切割、活组织取样、吸取细胞等操作,还能够向病灶位置注射治疗剂等。

采用上述实施例的穿刺装置100执行介入操作时,穿刺组件121相对于沿转接结构110做直线运动时,能够带动其上的穿刺针组件200移动并运动至穿刺位置;随后,激发组件122激发穿刺针组件200,使得穿刺针组件200执行介入操作。该穿刺装置100通过穿刺组件121与激发组件122控制穿刺针组件200进行介入手术,有效的解决目前医护人员手动执行介入操作导致操作不准确的问题;实现穿刺针组件200的自动控制,使得穿刺针组件200能够准确的伸入患者的病灶位置,降低因操作繁琐等带来的安全风险,降低安全隐患;同时,还能提高介入效率。

值得说明的是,穿刺装置100的运动由手术机器人的控制器自动控制,该控制器可以为上位机等能够自动控制的部件。在穿刺装置100动作之前,控制器中预先存储患者体内的病灶位置的信息、患者体表的靶点的位置信息以及穿刺位置的信息等信息。控制器控制手术机器人的机械臂带动穿刺装置100运动至指定位置后,穿刺针组件200对准患者体表的靶点,随后,控制器控制机械臂停止运动,并锁定机械臂,以使穿刺装置100的位置固定。

随后,控制器发出进针的指令,即穿刺组件121驱动穿刺针组件200运动至穿刺位置,但穿刺针组件200还未运动至并病灶位置。具体的,控制器控制穿刺组件121先带动穿刺针组件200以及激发组件122同步运动,使得穿刺针组件200逐渐靠近患者,并从患者体表靶点刺入患者体内,以使穿刺针组件200运动至穿刺位置。控制器发出激发操作的指令,激发组件122激发穿刺针组件200。具体的,控制器控制激发组件122激发致动件运动,致动件运动可以自动地激发穿刺内针,使穿刺内针相对于穿刺外针伸出,实现穿刺针组件200激发。完成后,控制器发出退针指令,控制器控制穿刺组件121带动穿刺针组件200移动,使得穿刺针组件200移出患者体内。

可以理解的,这里的指定位置与穿刺位置不同,穿刺位置是指穿刺外针刺入患者体内时穿刺针所处的位置;指定位置是指穿刺针组件200未刺入患者体内时,整个穿刺装置100所处的位置,该位置可以使穿刺针组件200在患者体外对准患者体表的靶点。并且激发组件122激发穿刺针组件200中穿刺内针伸出的距离是一定的,对于不同体型的患者而言,为了保证穿刺内针可以准确的刺入患者的病灶位置,需要穿刺组件121根据患者不同体型尺寸运动至对应的穿刺位置。

参见图1,在一实施例中,转接结构110包括转接法兰111以及与转接法兰111连接的安装基座112。转接法兰111与手术机器人的机械臂可拆卸连接,并且,转接法兰111安装于机械臂的末端。通过手术机器人控制机械臂运动带动转接法兰111以及安装基座112与其上的各部件同步运动。安装基座112用于安装穿刺组件121与激发组件122,穿刺组件121与激发组件122的固定部件安装于安装基座112,穿刺组件121与激发组件122的运动部件可运动设置于安装基座112,这一点在后文详述。

在一实施例中,转接结构110还包括线缆接口板113,线缆接口板113用于固定于穿刺组件121以及激发组件122电连接的线缆,用于实现穿刺组件121与激发组件122的自动控制。

在一实施例中,穿刺组件121包括穿刺驱动件1211、穿刺传动件1212以及穿刺平台1213,穿刺传动件1212传动连接穿刺驱动件1211与穿刺平台1213,穿刺平台1213用于安装穿刺针组件200,穿刺驱动件1211驱动穿刺传动件1212带动穿刺平台1213相对于转接结构110运动。穿刺平台1213起承载作用,穿刺针组件200可拆卸的安装在穿刺平台1213上。示例性地,穿刺平台1213为安装块,该安装块可运动安装于穿刺传动件1212,并与激发组件122连接。当然,在本发明的其他方式中,穿刺平台1213还可为其他能够安装穿刺针组件200、并连接穿刺传动件1212与激发组件122的结构。穿刺驱动件1211为穿刺组件121的动力源,用于提供穿刺组件121相对于转接结构110移动的动力,以带动穿刺针组件200运动。穿刺传动件1212传动连接穿刺驱动件1211与穿刺平台1213,实现穿刺驱动件1211动力的传递。

可以理解的,穿刺驱动件1211可通过穿刺传动件1212带动穿刺平台1213沿一方向运动至穿刺位置,以执行介入操作;当然,穿刺驱动件1211还可驱动穿刺传动件1212带动穿刺平台1213沿另一方向远离穿刺位置,使得穿刺针组件200从患者体内移出。这样,能够使得穿刺针组件200按照介入患者体内的角度从患者体内退出,避免对患者造成二次伤害,提高介入操作的安全性。

参见图1至图6,在一实施例中,穿刺传动件1212包括第一传动轴12121与第二传动轴12123,第一传动轴12121的轴线与第二传动轴12123的轴线平行,穿刺平台1213设置于第一传动轴12121与第二传动轴12123上,并可沿第一传动轴12121与第二传动轴12123的轴向移动。第一传动轴12121转动时,第一传动轴12121可带动穿刺平台1213沿其轴向方向移动,同时,穿刺平台1213可沿第二传动轴12123的轴向方向移动;当第二传动轴12123传动时,穿刺平台1213相对于第二传动轴12123静止,以实现其上激发组件的激发。

也就是说,第二传动轴12123具有两方面的作用,一是为穿刺平台1213沿轴向方向的移动提供导向,使得穿刺平台1213在第一传动轴12121的驱动下,配合第二传动轴12123可沿轴向方向平稳移动;二是实现激发组件运动的驱动,第二传动轴12123转动时,穿刺平台1213静止,第二传动轴12123可带动激发组件运动,使得激发组件激发穿刺针组件200,这一具体运动形式在后文提及。

在一实施例中,穿刺传动件1212还包括穿刺齿轮组12122。穿刺齿轮组12122安装于第一传动轴12121的端部,用于实现第一传动轴12121转动运动的驱动。穿刺以使第一传动轴12121通过转动运动转化为穿刺平台1213的轴向移动,实现穿刺平台1213位置的调节。穿刺驱动件1211通过穿刺齿轮组12122驱动第一传动轴12121运动,进而第一传动轴12121带动穿刺平台1213做直线运动,进而控制穿刺平台1213相对于安装基座112移动。当然,在本发明的其他实施方式中,穿刺齿轮组12122也可替换为带轮、链轮等结构。

值得说明的是,第一传动轴12121的具体结构原则上不受限制,只要能将转动运动转化为直线运动即可。可选地,第一传动轴12121为丝杆,穿刺传动件1212还包括穿刺螺母。穿刺螺母可转动设置于第一传动轴12121,穿刺螺母与穿刺平台1213连接,第一传动轴12121通过穿刺螺母可带动穿刺平台1213沿第一传动轴12121及第二传动轴12123的轴向移动。

具体的,穿刺螺母套设于第一传动轴12121上,穿刺螺母的外壁与穿刺平台1213连接,第一传动轴12121的一端与穿刺驱动件1211连接,穿刺驱动件1211经穿刺齿轮组12122驱动第一传动轴12121转动,进而第一传动轴12121驱动穿刺螺母运动,使得穿刺螺母沿第一传动轴12121的轴向方向做直线运动,进而穿刺螺母带动穿刺平台1213做直线运动,以驱动穿刺针组件200刺入患者体内。

在一实施例,穿刺驱动件1211包括电机;电机的输出端与穿刺传动件1212连接。通过电机能够保证穿刺针组件200的穿刺深度,进而保证穿刺针组件200伸入患者体内的长度,使得穿刺针组件200能够准确的伸入到患者的病灶位置;同时,采用电机控制还能提高控制精度,保证穿刺传动件1212的运行精度,进而提高穿刺针组件200的穿刺精度,提高介入操作的可靠性。示例的,电机为伺服电机,这样能够保证穿刺针组件200的刺入精度。当然,电机也可为超声电机或步进电机等等。在本发明的其他实施方式中,穿刺驱动件1211还可为其他能够输出动力的部件。

在一实施例中,激发组件122包括激发驱动件1221、激发传动件1222以及激发执行件1223,激发传动件1222套设于第二传动轴12123并传动连接激发驱动件1221与激发执行件1223,激发传动件1222还连接穿刺平台1213,穿刺组件121运动至穿刺位置后,激发驱动件1221驱动激发传动件1222带动激发执行件1223运动,以激发穿刺针组件200。

激发驱动件1221为激发组件122的动力源,用于提供激发组件122相对于转接结构110移动的动力,以激发穿刺针组件200运动,使穿刺针组件200刺入患者体内的病灶位置。激发传动件1222通过第二传动轴12123传动连接激发驱动件1221与激发执行件1223,实现激发驱动件1221动力的传递。激发执行件1223运动时,激发执行件1223可驱动第二传动轴12123转动,进而第二传动轴12123通过激发传动件1222带动激发执行件1223运动,使得激发执行件1223可以与穿刺针组件200的致动件抵接,以激发穿刺针组件200。穿刺平台1213与激发传动件1222连接,穿刺平台1213可带动激发传动件1222以及激发执行件1223运动,并且,激发传动件1222运动时,穿刺平台1213保持静止。

具体的,穿刺驱动件1211经第一传动轴12121及穿刺螺母带动穿刺平台1213及穿刺针组件200移动时,穿刺平台1213可带动激发传动件1222以及激发执行件1223沿第二传动轴12123同步运动;当穿刺针组件200运动至穿刺位置后,穿刺平台1213处于静止状态;随后,激发驱动件1221可以驱动第二传动轴12123转动,进而第二传动轴12123带动激发传动件1222运动,使得激发传动件1222驱动激发执行件1223运动,此时激发执行件1223可激发穿刺针组件200的致动件,以使穿刺内针伸出穿刺外针,并准确刺入病灶位置。

可以理解的,激发执行件1223的具体结构形状原则上不受限制,只要能够实现穿刺针组件200的激发,即触动穿刺针组件200的致动件即可。示例性地,激发执行件1223为块状结构;当然,在本发明的其他实施方式中,激发执行件1223还可呈平板状结构或者其他能够触动致动件的部件。

参见图3至图5,在一实施例中,激发传动件1222包括套设于第二传动轴12123的激发丝杆12221以及可转动设置于激发丝杆12221的激发螺母12222,激发螺母12222与激发执行件1223连接,第二传动轴12123转动通过激发丝杆12221与激发螺母12222带动激发执行件1223运动。而且,激发丝杆12221可转动安装于穿刺平台1213中,穿刺平台1213可带动激发丝杆12221沿第二传动轴12123移动。激发驱动件1221与第二传动轴12123连接,激发丝杆可相对于第二传动轴12123移动,还可相对于穿刺平台1213转动。

穿刺驱动件1211驱动穿刺平台1213移动时,穿刺平台1213可带动激发丝杆12221经激发丝母带动激发执行件1223沿第二传动轴12123移动;当穿刺平台1213运动至穿刺位置后,穿刺驱动件1211停止驱动穿刺平台1213移动。随后,激发驱动件1221可通过第二传动轴12123带动激发丝杆12221运动,以使激发丝杆12221通过激发丝母带动激发执行件1223运动,进而激发执行件1223激发穿刺针组件200执行介入操作。可选地,激发丝杆12221与激发螺母12222为梯形丝杆与梯形丝杆螺母;当然,激发丝杆12221与激发螺母12222也可为其他类型的丝杆与螺母的配合。

在一实施例中,激发传动件1222还包括激发齿轮组12223。激发齿轮组12223传动连接第二传动轴12123与激发驱动件1221。当然,在本发明的其他实施方式中,激发齿轮组12223也可替换为带轮、链轮等结构。

可选地,激发传动件1222还包括连接轴承,连接轴承可转动连接激发丝杆12221与穿刺平台1213。这样,穿刺平台1213可通过连接轴承带动激发丝杆12221移动;当第二传动轴12123带动激发丝杆12221转动时,激发丝杆12221可通过连接轴承相对于穿刺平台1213转动,以使穿刺平台1213保持静止,避免穿刺针组件200的位置窜动。

在一实施例中,第二传动轴12123具有沿轴向方向延伸的第一配合部121231,激发丝杆12221具有与第一配合部121231滑动配合的第二配合部,激发丝杆12221通过第一配合部121231与第二配合部相对于第二传动轴12123移动以及随第二传动轴12123转动。第二传动轴12123与激发丝杆12221之间通过第一配合部121231与第二配合部实现相对移动以及同步转动。具体的,当穿刺平台1213带动激发丝杆12221移动时,第二配合部可沿第一配合部121231滑动,实现激发丝杆12221相对于第二传动轴12123移动。当第二传动轴12123转动时,第一配合部121231可通过第二配合部带动激发丝杆12221转动,实现第二传动轴12123与激发丝杆12221的同步转动。

示例性地,第一配合部121231为凹槽,第二配合部为凸起。也就是说,第二传动轴12123为键槽轴,通过键槽轴与激发丝杆12221的配合实现激发丝杆12221的移动与转动。当然,第一配合部121231也可为凸起;第二配合部为凹槽。可选地,凹槽的形状原则上不受限制,只要能够实现与凸起配合连接即可。在本发明的其他实施方式中,第一配合部121231与第二配合部还可为键连接的结构等。

参见图2至图4,在一实施例中,激发组件122还包括沿轴向方向设置的激发导向件1224,激发导向件1224设置于穿刺平台1213,激发执行件1223设置于激发导向件1224,并沿激发导向件1224轴向移动。激发导向件1224用于对激发执行件1223的运动进行导向,使得激发执行件1223的运动轨迹准确,进而保证穿刺针组件200激发的准确性。激发导向件1224的一端固定于穿刺平台1213,激发导向件1224的另一端穿过激发执行件1223伸出。激发丝杆12221带动激发执行件1223运动时,激发执行件1223可沿激发导向件1224移动,保证激发导向件1224沿直线运动。示例性地,激发导向件1224为导向轴。

在一实施例中,激发导向件1224的数量为多个,多个激发导向件1224间隔布置,并可移动连接穿刺平台1213与激发执行件1223,保证激发执行件1223整体运动相一致,保证激发效果。当然,在本发明的其他实施方式中,激发导向件1224还可为导轨滑块结构等能够实现直线导向的部件。

参见图1和图2,在一实施例中,穿刺激发结构120还包括导引组件123,导引组件123设置于转接结构110,用于指引穿刺针组件200的介入轨迹。导引组件123用于引导穿刺针组件200的进针角度,使得穿刺针组件200可以按照预设的轨迹准确刺入患者体内,保证介入手术的安全性,避免介入位置出现偏差。

在一实施例中,导引组件123包括灯座1231以及设置于灯座1231的指示灯1232,灯座1231设置于转接结构110,指示灯1232发射引导穿刺针组件200介入的指示光线。灯座1231固定设置于安装基座112。并且,灯座1231位于穿刺针组件200的进针方向上。指示灯1232发射指示光线,该指示光线对准患者体表靶点。穿刺针组件200沿着指示光线进针,以运动至穿刺位置。可选地,指示灯1232为激光灯;当然,指示灯1232还可为其他具有指引功能的灯。可以理解的,灯座1231的形式原则上不受限制,只要能够实现指示灯1232的安装即可。

在一实施例中,导引组件123还包括针导座1233、设置于针导座1233的针导1234以及顶紧件1235,针导座1233设置于灯座1231,针导1234供穿刺针组件200穿过,顶紧件1235设置于针导座1233中,并抵接固定针导1234。针导座1233用于安装针导1234,针导1234具有供穿刺针组件200的穿刺外针穿过的导引孔。可以理解的,穿刺针组件200的针部为细长结构,长度较长,针部的一端为固定端,另一端为自由端,针部的自由端会下垂,影响介入的准确性。因此,本发明的穿刺装置100中增加针导1234,通过针导1234对穿刺针组件200的针部支撑并导向,保证穿刺者组件可以准确的从患者体表靶点运动刺入患者体内。

可选地,针导座1233与针导1234之间为滑动连接的结构,针导1234通过滑动方式安装于针导1234作用,方便拆装。进一步地,针导座1233与针导1234之间通过燕尾槽与燕尾块的方式滑动连接。使用时,先将穿刺针组件200的针部安装于针导1234中,然后将穿刺针组件200安装于穿刺平台1213;随后再将针导1234安装于针导座1233。

进一步地,为了保证针导1234与针导座1233之间可以可靠的固定,在针导1234与针导座1233之间增加顶紧件1235,通过顶紧件1235顶紧针导1234,使得针导1234可靠固定于针导座1233。这样可以保证针导1234的位置固定,进而保证穿刺针组件200的运动轨迹准确,避免穿刺针组件200的针部偏移,使得穿刺针组件200可以准确刺入患者的病灶位置。顶紧件1235顶紧针导1234时,针导1234受到向上作用力,但是由于针导1234与针导座1233之间通过燕尾槽与燕尾块配合,可以使得燕尾槽与燕尾块紧紧的抵接,通过燕尾槽与燕尾块之间的摩擦力固定针导1234。可选地,顶紧件1235为柱塞。当然,在本发明的其他实施方式中,顶紧件1235还可为可伸缩的气缸、电机等。

参见图2至图6,在一实施例中,穿刺组件121还包括位置检测件1214,位置检测件1214与穿刺传动件1212连接,用于检测穿刺平台1213的运动位置。位置检测件1214检测穿刺平台1213的位置后,可以得到穿刺针组件200的运动位置,进而确保穿刺针组件200可以准确的运动至穿刺位置。位置检测件1214与手术机器人的控制器传输连接,位置检测件1214将检测到穿刺平台1213的运动位移信息反馈给控制器,当穿刺平台1213运动至穿刺位置后,控制器控制穿刺驱动件1211停止运动。

可选地,位置检测件1214为编码器,编码器安装于穿刺丝杆的端部。穿刺驱动件1211驱动穿刺丝杆转动时,编码器同步运动,编码器通过检测穿刺丝杆的转动圈数确定穿刺平台1213的移动距离,进而获得穿刺针组件200的移动距离,以确定穿刺针组件200的位置,达到控制穿刺针组件200准确运动至穿刺位置的目的。当然,在本发明的其他实施方式中,位置检测件1214还可为位置传感器等。

可以理解的,在穿刺装置100执行介入操作之前,穿刺装置100的各个部件恢复初始位置,穿刺针组件200也退回到初始位置,编码器为绝对编码器,以保证穿刺针运动距离检测的准确性。

参见图1,在一实施例中,穿刺装置100还包括限位件140,限位件140设置于转接结构110的端部,限位件140与穿刺平台1213抵接,用于限制穿刺平台1213的运动行程。限位件140设置于安装基座112,用于对穿刺平台1213进行电气限位,保证穿刺针组件200运动可靠。可选地,限位件140为行程开关。可选地,行程开关可与穿刺驱动件1211电连接,当穿刺平台1213触及行程开关时,控制器控制穿刺驱动件1211停止运动。

参见图2至图6,在一实施例中,穿刺激发结构120还包括安装组件160,所述安装组件160分设于转接结构110的两端,安装组件160可转动支撑第一传动轴12121与第二传动轴12123,安装组件160还用于限制穿刺平台1213的运动位移。安装组件160起支撑作用,以可转动支撑第一传动轴12121与第二传动轴12123,使得第一传动轴12121与第二传动轴12123转动平稳,避免发生干涉。

示例性地,安装组件160包括穿刺安装座161以及激发安装座162,穿刺安装座161分设于第一传动轴12121的两端,用于可转动支撑第一传动轴12121。激发安装座162分设于第二传动轴12123的两端,用于可转动支撑第二传动轴12123。穿刺安装座161与激发安装座162安装于安装基座112上。可选地,穿刺安装座161与激发安装座162可以为一体结构,也可以分体设置。

而且,穿刺平台1213在穿刺安装座161与激发安装座162之间。即穿刺安装座161与激发安装座162还用于限制穿刺平台1213的运动位移,避免穿刺平台1213超行程运行。具体的,当穿刺驱动件1211无法停机时,通过穿刺安装座161与激发安装座162可以对穿刺平台1213限位,避免穿刺针组件200刺伤患者。

参见图1,在一实施例中,穿刺装置100还包括导向结构150,导向结构150设置于穿刺平台1213与转接结构110之间,导向结构150引导移动平台沿转接结构110移动。导向结构150可以对穿刺平台1213的运动进行导向,保证穿刺平台1213可以沿直线运动,进而保证穿刺针组件200的进针轨迹,降低因穿刺平台1213窜动导致的手术风险,保证手术安全。

进一步地,导向结构150包括第一导向件151以及与第一导向件151配合的第二导向件152。第一导向件151设置于穿刺平台1213,第二导向件152设置于转接结构110的安装基座112。穿刺驱动件1211驱动穿刺平台1213相对于安装基座112移动时,穿刺平台1213通过第一导向件151沿第二导向件152滑动,保证穿刺平台1213沿直线运动。可选地,第一导向件151为滑块,第二导向件152为滑轨;当然,也可第一导向件151为滑轨,第二导向件152为滑块。在本发明的其他实施方式中,第一导向件151与第二导向件152还可为其他能够做直线导向的部件。

参见图1、图7和图8,在一实施例中,穿刺装置100还包括穿刺安装结构130,穿刺安装结构130安装于移动平台,穿刺安装结构130用于可拆卸安装穿刺针组件200。穿刺安装结构130实现穿刺针组件200可拆卸安装于穿刺平台1213。可选地,穿刺安装结构130具有第一安装部1311,穿刺平台1213具有第二安装部,,穿刺安装结构通过第一安装部1311与第二安装部的配合安装于穿刺平台1213,方便穿刺针组件200的拆装,便于使用。示例性地,第一安装部1311与第二安装部为燕尾块与燕尾槽的配合;如第一安装部1311为燕尾槽,第二安装部为燕尾块。在本发明的其他实施方式中,第一安装部1311与第二安装部还可为卡扣等可拆卸连接结构。

在一实施例中,穿刺安装结构130包括安装底座131、可运动设置于安装底座131的激发件132,安装底座131可拆卸安装于穿刺平台1213,穿刺针组件200设置于安装底座131,且激发件132与穿刺针组件200可操作连接,激发件132的运动由激发执行件1223控制。安装底座131起承载作用,方便穿刺针组件200可拆卸安装于穿刺平台1213。示例性地,第一安装部1311设置于安装底座131。安装底座131通过第一安装部1311安装于穿刺平台1213。

激发件132运动设置于安装底座131,用于安装穿刺针组件200的致动件。激发驱动件1221可通过第二传动轴12123经激发丝杆12221与激发螺母12222驱动激发执行件1223带动激发件132运动,以使激发件132相对于安装底座131运动,激发穿刺针组件200运动,使得穿刺内针伸入执行介入操作。可选地,激发件132为推杆与推板组合的结构,推杆可伸缩设置于安装底座131中,推板安装于推杆的端部,用于卡设穿刺针组件200的致动件。当激发执行件1223触及推板时,推板可推动推板运动,实现对致动件的激发。当然,在本发明的其他实施方式中,激发件132还可为其他能够实现致动件激发的部件。

在一实施例中,穿刺安装结构130还包括解锁组件133,解锁组件133设可运动设置于安装底座131,解锁组件133可将安装底座131解锁于穿刺平台1213。解锁组件133可以实现安装底座131相对于穿刺平台1213的解锁与锁定。当解锁组件133解锁,此时,穿刺安装结构130可以安装于穿刺平台1213,也可以从穿刺平台1213拆卸下来,方便使用。当解锁组件133锁定时,穿刺安装结构130可以可靠的固定于穿刺平台1213,使得穿刺针组件200的位置固定,避免穿刺针组件200的位置窜动,保证介入手术的安全性。

在一实施例中,解锁组件133包括解锁钮1331、摆动件1332以及锁止件1333,摆动件1332的一段与解锁钮1331抵接,摆动件1332的另一端与锁止件1333抵接,锁止件1333具有解锁位置以及限制安装底座131移动的限位位置,解锁钮1331通过摆动件1332带动锁止件1333从限位位置移动至解锁位置。摆动件1332可摆动地安装于安装底座131中,摆动件1332摆动时,可带动锁止件1333运动。锁止件1333可以将安装底座131限位于穿刺平台1213,避免穿刺安装结构130从穿刺平台1213滑脱,进而实现穿刺针组件200的可靠固定。具体的,锁止件1333具有解锁位置以及限位位置,锁止件1333处于解锁位置时,安装底座131可以安装于穿刺平台1213或从穿刺平台1213拆下;当锁止件1333处于锁定位置时,安装底座131被限位于穿刺平台1213上。

当锁止件1333从解锁位置运动至限位位置后,安装底座131被锁定于穿刺平台1213,穿刺针组件200的位置被固定;当锁止件1333从限位位置移动至解锁位置时,医护人员可以拆装穿刺安装结构130。解锁钮1331可以实现锁止件1333的解锁。按动解锁钮1331后,解锁钮1331带动摆动件1332运动,使得摆动件1332带动锁止件1333从限位位置运动至解锁位置,此时,安装底座131可脱离穿刺平台1213。当解锁钮1331复位后处于自由状态时,摆动件1332以及锁止件1333复位,此时锁止件1333从解锁位置运动至限位位置,此时,锁止件1333可对穿刺平台1213限位。

进一步地,锁止件1333可运动地位于第一安装部1311的侧面。通过锁止件1333对穿刺平台1213的止挡将安装底座131限位于穿刺平台1213。解锁钮1331处于自由状态时,第一安装部1311与第二安装部配合后,锁止件1333可将第二安装部限位于第一安装部1311中,使得穿刺安装结构130可靠的固定于穿刺平台1213。按动解锁钮1331后,锁止件1333可远离第一安装部1311,此时,第二安装部可从第一安装部1311中移出或移入,实现穿刺安装结构130的拆装。

示例性地,摆动件1332为扭杆。扭杆可摆动安装于安装底座131中,扭杆的两个伸出端分别与解锁钮1331以及锁止件1333抵接。锁止件1333呈t形设置,锁止件1333的一端可转动安装于安装底座131,锁止件1333的另一端朝向锁止件1333伸出,锁止件1333的第三端朝向穿刺平台1213所在方向伸出。锁止件1333的第三端可运动地位于第一安装部1311的侧面,当第一安装部1311与第二安装部配合时,锁止件1333可将第二安装部限位于第一安装部1311中。在本发明的其他实施方式中,解锁钮1331可以为拨动件,通过拨动件带动锁止件1333远离或靠近第一安装部1311;当然,解锁钮1331与锁止件1333等还可为其他能够实现对安装底座131限位于穿刺平台1213的部件。

在一实施例中,解锁组件133还包括弹性件1334,弹性件1334设置于安装底座131中,并弹性连接安装底座131与锁止件1333,弹性件1334的弹性力使锁止件1333保持于限位位置。也就是说,弹性件1334始终控制锁止件1333保持限位位置,使得安装底座131始终位于穿刺平台1213上,避免穿刺针组件200的位置窜动;只有在外力作用下,锁止件1333压缩弹性件1334才运动至解锁位置;当外力消失后,弹性件1334的弹性力又驱动锁止件1333复位至限位位置。示例性地,弹性件1334为扭簧或压缩弹簧等。

参见图1,本发明还提供一种手术机器人,包括控制器、机械臂及如上述实施例中的穿刺装置100。穿刺装置100设置于机械臂的末端,控制器分别与机械臂及穿刺装置100传输连接,控制器控制机械臂带动穿刺装置100运动至预设位置,控制器控制穿刺装置100执行介入操作。可选地,机械臂可以包括多个串联臂和/或多个并联臂,多个串联臂和/或多个并联臂连接。需要说明的是,控制器控制穿刺装置100执行介入操作的具体工作过程已经在上文提及,在此不一一赘述。本发明的手术机器人通过控制器实现穿刺装置100的自动控制,以使穿刺装置100可以自动实现介入操作,保证介入手术的安全性,降低安全隐患。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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